[发明专利]一种具有鲁棒性的广域阻尼控制系统设计方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统稳定控制技术领域，尤其涉及一种具有鲁棒性的广域阻尼控制系统设计方法。

背景技术

随着互联系统规模和复杂度不断增加，大容量、远距离功率传输将越来越频繁，交换功率将日益增大，输电线路将长期处于稳定极限边缘。这种情况下，大电网的动态特性更加复杂，区间低频振荡发生的情况越来越频繁，振荡幅度也越来越大，波及范围越来越广，对电网的安全稳定运行造成极大的困扰。

传统抑制区间低频振荡的控制器多为电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)，并且在某一特定运行状况下抑制效果较好。随着电网规模的扩大，电网联系的紧密，传统控制模式的局限性越来越显现出来，主要表现在两个方面：传统的控制模式都是采用本地信号进行反馈形成闭环系统，使得区间低频振荡可观性较差，不能有效发挥阻尼控制作用；传统的控制系统是基于某一稳定运行的静态电力系统进行设置阻尼反馈矩阵，由于电力系统中时刻存在的大大小小的干扰，并且干扰在时间，类型上具有明显不确定性，使得电力系统的稳定运行状态很容易偏离原始的稳定平衡点，造成控制器对区间低频振荡缺乏动态协调能力，不能充分发挥阻尼控制作用。

由于广域信号相对于本地信号对区间低频振荡模式具有更好的可观性，因此广域信号受到越来越多的关注，随着同步相量测量技术的迅速发展，引入远端优选的广域信号作为各种阻尼控制器的反馈输入成为可能，这为提高区间振荡的可观性带来了新的机遇。同时，能够抵抗系统中的小干扰的控制方法也越来越多的应用到电力系统中。

发明内容

针对上述背景技术中提到的现有控制器对区间低频振荡缺乏动态协调能力的不足，本发明提出了一种具有鲁棒性的广域阻尼控制系统设计方法。

本发明的技术方案是，一种具有鲁棒性的广域阻尼控制系统设计方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：将电力系统进行线性化降阶得到二阶动态方程；

步骤2：在二阶动态方程的基础上，求得对应的闭环状态矩阵；

步骤3：求解闭环状态矩阵中反馈矩阵P的约束条件；

步骤4：寻找最优约束条件下的全局反馈矩阵P_fmin；

步骤5：利用全局反馈矩阵P_fmin求解控制输入向量u；

步骤6：将控制输入向量u代入广域阻尼控制系统，观察控制系统的鲁棒性。

所述二阶动态方程为：

式中：

Ψ为n×1维的系统状态向量；

γ为测量向量，

u为m×1维的控制输入向量，u＝-Pγ，P是需要求取的非负定反馈矩阵；

M为质量矩阵；

C为阻尼矩阵；

K为刚度矩阵；

N是控制矩阵。

所述闭环状态矩阵为：

式中：

Λ²为标准化刚度矩阵，Λ²＝M^-1K；

D为标准化阻尼矩阵，D＝M^-1C；

Q为标准化控制输入矩阵，Q＝M^-1N；

I为单位矩阵。

所述反馈矩阵P的约束条件为：